Prva 3D mapa otkriva skrivenu termalnu strukturu obližnjeg međuzvezdanog medijuma

Astronomi su napravili prvu trodimenzionalnu mapu temperature gasa u prostoru oko našeg solarnog sistema, otkrivajući mnogo haotičniju i dinamičniju sliku nego što trenutni modeli predviđaju.

Priča o dve temperature

Preporučujemo

Međuzvezdani medijum, redak gas koji ispunjava prostor između zvezda, nije samo prazan prostor. To je sirovi materijal za formiranje novih zvezda i planeta. Da li će taj gas ostati topao i širiti se ili hladiti u guste oblake zavisi od ravnoteže između zagrevanja od zvezdane svetlosti i hlađenja putem zračenja.

Klasična teorija predviđa da bi ovaj gas trebalo da se stabilizuje u jednom od dva stanja: hladni, gusti oblaci na oko 200 Kelvina ili topli, redak gas na oko 7.000 Kelvina.

Između njih bi trebalo da se nalazi retka, kratkotrajna nestabilna zona nazvana „nestabilni neutralni medijum“. Međutim, radio-osmatranja odavno nagoveštavaju da je ovaj gas mnogo uobičajeniji nego što teorija dozvoljava, sugerišući da se nešto „meša” — ili ukazujući da je međuzvezdani medijum neprestano uzburkan turbulencijom u razmerama vremena termalne relaksacije.

Problem je što najveći deo onoga što znamo o ovom gasu potiče od proučavanja duž pojedinačnih linija posmatranja – što je u suštini gledanje u jednom pravcu i usrednjavanje svega usput. Taj metod ne može otkriti kako su različiti tipovi gasova raspoređeni u tri dimenzije ili kako su povezani sa svojim okruženjima.

Mapiranje gasa

Tim pod vođstvom Tehniona, Izraelskog instituta za tehnologiju, razvio je alat za rešavanje ovog problema. Alat kombinuje trodimenzionalnu mapu međuzvezdane prašine, novu trodimenzionalnu mapu ultraljubičaste svetlosti obližnjih masivnih zvezda i model koji računa da li gas u bilo kojoj datoj tački treba da bude hladan, topao ili nestabilan. Rezultat je potpuna trodimenzionalna „mapa termalnih vremenskih prilika” koja pokriva region širine 1 kiloparsek sa Suncem kao centrom (otprilike 3.260 svetlosnih godina).

Mapa otkriva hladne oblake obavijene ljušturama nestabilnog gasa, u mnogo većem „bazenu” toplog materijala. Ova struktura ima fizičkog smisla: gusti regioni se hlade, ali takođe imaju mnogo prašine koja blokira zvezdanu svetlost. Na ivici oblaka, gas više nije dovoljno gust da bi se hladio efikasno kao jezgro, ali još nije izložen dovoljnom UV zračenju da bi bio potpuno topao, tako da je nestabilan.

Taj nestabilni gas deluje kao „prostorna tranzicija od gustih hladnih oblaka ka difuznom toplom okruženju”.

„Višefazna” arhitektura

Ono što još više iznenađuje jeste količina gasa koja se nalazi u tom nestabilnom stanju. U blizini galaktičke ravni, otkriveno je da je otprilike 41% mase gasa nestabilno, mnogo više nego što bi klasična teorija dozvolila. Udeo nestabilnog gasa, naspram 27% hladnog i 32% toplog gasa, implicira brzo „kruženje“ između toplog i hladnog stanja u vremenskom okviru od samo 3 do 6 miliona godina. Ovo sugeriše da međuzvezdani medijum neprestano biva uskomešan i da se ne smešta samo u dve kategorije.

Dalje od galaktičke ravni, gustina gasa brzo opada sa visinom, i topli gas postaje najveća komponenta mase.

Možda najneočekivaniji rezultat tiče se hladnih oblaka. Uprkos tome što su okruženi turbulentnim, nestabilnim gasom, interna gustina tih oblaka ostaje uglavnom konstantna. To ukazuje na iznenađujuće blagu turbulenciju unutar njih.

Ovaj rezultat je značajan jer mnogi modeli formiranja zvezda posmatraju hladan gas kao izolovan i visokoturbulentan sistem. Nova mapa sugeriše da su hladni oblaci iznutra relativno mirni i stabilni, ali da konstantno razmenjuju materijal sa mnogo većim, nemirnim višefaznim sistemom koji ih okružuje.

Budući modeli formiranja zvezda trebalo bi da uzmu u obzir ovu širu sliku, tretirajući hladan gas ne kao izolovan turbulentni rezervoar, već kao jednu od komponenti konstantno kružećeg trodelnog sistema.

(Telegraf Nauka/Phys.org)